一种泥石流疏导系统及其疏导方法技术方案

本发明专利技术公开了一种泥石流疏导系统及其疏导方法，包括砂石缓冲区内交错安装若干沉降斜板，沉降斜板侧面为三角形；沉降斜顶面横向分布若干条沉降滑槽，沉降滑槽内为弧形；砂石缓冲区外沿与若干条导洪管连通，导洪管入口处设置过滤网；砂石缓冲区和导流缓冲区之间设置第一堤坝和第二堤坝；第一堤坝和第二堤坝之间安装若干过滤格栅；第一堤坝和第二堤坝内均开设若干泄洪孔，且在第一堤坝和第二堤坝的顶部均开设溢流口；导流缓冲区内等间距的分布若干缓冲单元，缓冲单元包括两个缓冲阶梯，缓冲阶梯呈侧视图为梯形状；两个缓冲阶梯之间开设矩形引流槽，引流槽底部与引流管连通；引流管上安装电磁控制阀。

【技术实现步骤摘要】
一种泥石流疏导系统及其疏导方法
本专利技术属于泥石流治理的
，具体涉及一种泥石流疏导系统及其疏导方法。
技术介绍
南方地区沟谷纵横，沟道两岸通常风化严重，表层岩体破碎，强降雨、地震等作用后，表层破碎的岩土会剥离山体，在沟道发生泥石流。如汶川地震发生之后，四川地区泥石流发生愈加频繁，泥石流对当地造成巨大的损失。泥石流是携带大量泥砂、石块等物质的特殊洪流，具有暴发突然、来势凶猛、强大的破坏力的特点。泥石流形成的条件可分为：1、充沛的水源；2、丰富的松散固体物质；3、有利的流域形态和沟床纵坡。泥石流成因要素中，水动力条件是随环境而变化的因素，松散固体物质和流域条件是相对固定的因素。所以在泥石流的形成过程中，会因携带的泥石而使洪流具有强大的冲刷能力，侵蚀沟道卷入更多的泥石，使泥石流的规模逐渐发展壮大。泥石流包括形成区、流通区和堆积区，泥石流防治工程宜在泥石流的形成区和流通区内。控制泥石流的形成区和流通区的水动力条件，可以有效防止泥石流灾害的发生。目前的泥石流治理工程主要有截水工程、拦蓄工程、排导工程、护坡工程等，以控制泥石流的发生和造成危害。利用截水等工程控制地表洪水径流，削减水动力条件，需要有利的地形条件，主要适用于大型泥石流沟的治理。拦蓄泥石流固体物质是减少泥石流危害的有效措施，修建谷坊、拦挡坝，蓄泥石流的塘、库或洼地，使松散固体物质不参与泥石流运动，也可以在防护区的范围以外，利用洼地、沟壑、荒滩、湖沼或修建围堤，以足够大的容积将泥石流引入屯蓄起来，使之不产生危害。拦蓄工程存在的主要问题是工程量大和使用的限制条件多。排导工程是利用排洪道、渡槽等工程，排泄泥石流，控制泥石流的危害。由于泥石流的侵入能力强、固体物质丰富，排导槽抗冲刷和抗淤积能力要求很高。除工程措施外，通过种植乔、灌木、草丛等植物，充分发挥其滞留降水、保持水土、调节径流等功能，从而达到预防和制止泥石流发生或减小其规模，减轻其危害程度的目的。生物措施的特点是投资省、能改善自然环境，但发挥效用的时间长，不能及时防治泥石流灾害发生。综上，现有的泥石流防护效果不佳，不能有效阻缓冲或者抵御泥石流发生时的强大冲击力和破坏力，进而造成严重的灾害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种泥石流疏导系统及其疏导方法，以解决现有的泥石流防护效果不佳，不能有效阻缓冲或者抵御泥石流发生时的强大冲击力和破坏力，进而造成严重的灾害的问题。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种泥石流疏导系统及其疏导方法，其包括预测子系统和防护子系统；预测子系统，包括用于根据遥感技术、区域历史水文数据和山体区域地形图，构建的山体区域三维模型；并根据发生泥石流灾害时的历史数据，分别构建的各个山体区域的灾害预测模型；灾害预测模型根据计算得到的泥石流灾害概率进行各个山体区域泥石流等级评定，并将评定后的山体区域等级映射于山体区域三维模型中；防护子系统，用于根据山体区域三维模型中的山体区域等级即山体区域发生泥石流灾害的概率等级，构建山体区域防护疏导结构，包括：分布于山体斜坡上的若干条截洪槽，以及设置于山体底部、且依次连通的砂石缓冲区、导流缓冲区、沉淀池和集水池；砂石缓冲区内交错安装若干沉降斜板，沉降斜板侧面为三角形，沉降斜板的最底端靠近斜坡设置；沉降斜板与砂石缓冲区水平面所成锐角α为45°-70°；所述沉降斜顶面横向分布若干条沉降滑槽，沉降滑槽内为弧形，弧形圆心角为120°，圆心角所对圆形半径为10cm；砂石缓冲区外沿与若干条导洪管连通，导洪管入口处设置过滤网；砂石缓冲区和导流缓冲区之间设置第一堤坝和第二堤坝；第一堤坝和第二堤坝之间安装若干过滤格栅；第一堤坝和第二堤坝内均开设若干泄洪孔，且在第一堤坝和第二堤坝的顶部均开设溢流口；导流缓冲区内等间距的分布若干缓冲单元，缓冲单元包括两个缓冲阶梯，缓冲阶梯呈侧视图为梯形状；两个缓冲阶梯之间开设矩形引流槽，引流槽底部与引流管连通；引流管上安装电磁控制阀。一种泥石流疏导疏导方法，包括：S1、根据遥感技术、区域历史水文数据和山体区域地形图，构建山体区域三维模型；S2、根据发生泥石流灾害时的历史数据，分别构建各个山体区域的灾害预测模型：P＝ρxDxρyDy+ρ1C1+ρ2C2+ρ3M1+ρ4M2+ρ5M3+ρ6N1+ρ7N2其中，P为发生泥石流灾害的概率，Dx为降雨强度，Dy为降雨持续时间，C1为区域主要植被种类，C2为区域主要植被种类覆盖面积，M1为山体土壤或岩体主要类型，M2为土壤或岩体的厚度，M3为岩体或土壤松散度，N1为山体垂直方向倾斜角度，N2为山体水平方向倾斜角度即形成的纵向沟壑深度，ρx、ρy、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6和ρ7为概率因子，包括：S2.1、对若干年发生泥石流灾害时的历史数据进行归一化处理；S2.2、将归一化处理后的若干数据按照5:2的比例划分为训练集D和测试集C；S2.3、设定迭代次数n，n＞1000，在训练集上D训练灾害预测模型，得到若干组概率因子；S2.4、在测试集C上对训练后的灾害预测模型进行评估，得到若干组测试误差，选择误差值最小的概率因子带入，得到误差最小灾害预测模型；S2.5、随机将训练集D划分为训练集Dtrain和验证集Dvalid；S2.6、在训练集Dtrain上训练误差最小灾害预测模型；S2.7、在验证集Dvalid上测试误差最小灾害预测模型的模型概率精度；S2.8、重复步骤S2.5-步骤S2.7，直至模型概率精度达到预设值为止；S3、根据灾害预测模型中泥石流灾害的概率进行各个山体区域泥石流等级评定，并将评定后的山体区域等级映射于山体区域三维模型中，包括：S3.1、基于灾害预测模型对各个山体区域发生泥石流的概率划分为：安全、危险、较危险和极度危险；S3.2、根据划分后的山体区域，在山体区域三维模型中采用不同颜色对山体区域进行标注；S3.3、将等级划分为安全的山体区域标注为绿色，等级划分为危险的山体区域标注为黄色，等级划分为较危险的山体区域标注为橙色，等级划分为极度危险的山体区域标注为红色；S4、对在所述山体区域三维模型中标注为黄色、橙色和红色的山体区域进行防护治理，包括：S4.1、在山体区域垂直方向倾斜角度为(30°，90°)的斜坡上开设若干避免径流流量过大截洪槽，并在斜坡底部基于防护子系统减缓泥石流的冲击破坏力；S4.2、在山体区域垂直方向倾斜角度为(0°，30°)的缓坡区域上，沿坡向方向分模块种植若干绿植植被。优选地，步骤S4.1、在山体区域垂直方向倾斜角度为(30°，90°)的斜坡上开设若干避免径流流量过大截洪槽，并在斜坡底部基于防护子系统减缓泥石流的冲击破坏力，包括：S4.1.1、将泥石流导入砂石缓冲区，泥石流依次流经交错分布的用于减缓泥石流冲击力的若干沉降斜板，并通过导洪管将部分水量导入河流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泥石流疏导系统，其特征在于：包括预测子系统和防护子系统；/n所述预测子系统，包括用于根据遥感技术、区域历史水文数据和山体区域地形图，构建的山体区域三维模型；/n并根据发生泥石流灾害时的历史数据，分别构建的各个山体区域的灾害预测模型；/n所述灾害预测模型根据计算得到的泥石流灾害概率进行各个山体区域泥石流等级评定，并将评定后的山体区域等级映射于山体区域三维模型中；/n防护子系统，用于根据山体区域三维模型中的山体区域等级即山体区域发生泥石流灾害的概率等级，构建山体区域防护疏导结构，包括：/n分布于山体斜坡上的若干条截洪槽，以及设置于山体底部、且依次连通的砂石缓冲区、导流缓冲区、沉淀池和集水池；/n所述砂石缓冲区内交错安装若干沉降斜板，沉降斜板侧面为三角形，沉降斜板的最底端靠近斜坡设置；所述沉降斜板与砂石缓冲区水平面所成锐角α为45°-70°；所述沉降斜顶面横向分布若干条沉降滑槽，沉降滑槽内为弧形，弧形圆心角为120°，圆心角所对圆形半径为10cm；砂石缓冲区外沿与若干条导洪管连通，导洪管入口处设置过滤网；所述砂石缓冲区和导流缓冲区之间设置第一堤坝和第二堤坝；所述第一堤坝和第二堤坝之间安装若干过滤格栅；所述第一堤坝和第二堤坝内均开设若干泄洪孔，且在第一堤坝和第二堤坝的顶部均开设溢流口；/n所述导流缓冲区内等间距的分布若干缓冲单元，所述缓冲单元包括两个缓冲阶梯，缓冲阶梯呈侧视图为梯形状；两个缓冲阶梯之间开设矩形引流槽，引流槽底部与引流管连通；所述引流管上安装电磁控制阀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种泥石流疏导系统，其特征在于：包括预测子系统和防护子系统；
所述预测子系统，包括用于根据遥感技术、区域历史水文数据和山体区域地形图，构建的山体区域三维模型；
并根据发生泥石流灾害时的历史数据，分别构建的各个山体区域的灾害预测模型；
所述灾害预测模型根据计算得到的泥石流灾害概率进行各个山体区域泥石流等级评定，并将评定后的山体区域等级映射于山体区域三维模型中；
防护子系统，用于根据山体区域三维模型中的山体区域等级即山体区域发生泥石流灾害的概率等级，构建山体区域防护疏导结构，包括：
分布于山体斜坡上的若干条截洪槽，以及设置于山体底部、且依次连通的砂石缓冲区、导流缓冲区、沉淀池和集水池；
所述砂石缓冲区内交错安装若干沉降斜板，沉降斜板侧面为三角形，沉降斜板的最底端靠近斜坡设置；所述沉降斜板与砂石缓冲区水平面所成锐角α为45°-70°；所述沉降斜顶面横向分布若干条沉降滑槽，沉降滑槽内为弧形，弧形圆心角为120°，圆心角所对圆形半径为10cm；砂石缓冲区外沿与若干条导洪管连通，导洪管入口处设置过滤网；所述砂石缓冲区和导流缓冲区之间设置第一堤坝和第二堤坝；所述第一堤坝和第二堤坝之间安装若干过滤格栅；所述第一堤坝和第二堤坝内均开设若干泄洪孔，且在第一堤坝和第二堤坝的顶部均开设溢流口；
所述导流缓冲区内等间距的分布若干缓冲单元，所述缓冲单元包括两个缓冲阶梯，缓冲阶梯呈侧视图为梯形状；两个缓冲阶梯之间开设矩形引流槽，引流槽底部与引流管连通；所述引流管上安装电磁控制阀。


2.一种根据权利要求1所述的泥石流疏导疏导方法，其特征在于，包括：
S1、根据遥感技术、区域历史水文数据和山体区域地形图，构建山体区域三维模型；
S2、根据发生泥石流灾害时的历史数据，分别构建各个山体区域的灾害预测模型：
P＝ρxDxρyDy+ρ1C1+ρ2C2+ρ3M1+ρ4M2+ρ5M3+ρ6N1+ρ7N2
其中，P为发生泥石流灾害的概率，Dx为降雨强度，Dy为降雨持续时间，C1为区域主要植被种类，C2为区域主要植被种类覆盖面积，M1为山体土壤或岩体主要类型，M2为土壤或岩体的厚度，M3为岩体或土壤松散度，N1为山体垂直方向倾斜角度，N2为山体水平方向倾斜角度即形成的纵向沟壑深度，ρx、ρy、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6和ρ7为概率因子，包括：
S2.1、对若干年发生泥石流灾害时的历史数据进行归一化处理；
S2.2、将归一化处理后的若干数据按照5:2的比例划分为训练集D和测试集C；
S2.3、设定迭代次数n，n＞1000，在训练集上D训练灾害预测模型，得到若干组概率因子；
S2.4、在测试集C上对训练后的灾害预测模型进行评估，得到若干组测试误差，选择误差值最小的概率因子带入，得到误差最小灾害预测模型；
S2.5、随机将训练集D划分为训练集Dtrain和验证集Dvalid；
S2.6、在训练集Dtrain上训练误差最小灾害预测模型；
S2.7、在验证集Dvalid上测试误差最小灾害预测模型的模型概率精度；
S2.8、重复步骤S2.5-步骤S2.7，直至模型概率精度达到预设值为止；
S3、根据灾害预测模型中泥石流灾害的概率进行各个山体区域泥石流等级评定，并将评定后的山体区域等级...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊，董云，胡鹏，于丰泽，田华，岳建国，任海波，陈龙飞，邓弟平，
申请(专利权)人：核工业西南勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51